JPS61284973A

JPS61284973A - 太陽電池およびその製造方法

Info

Publication number: JPS61284973A
Application number: JP60126474A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Tabuchi; 田渕　俊宏; Atsushi Tachika; 田近　淳; Makoto Kamaike; 蒲池　誠; Bunji Sotai; 早貸　文治
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-12-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１本発明は、太陽電池およびその製造方法に係り、特に、
太陽電池におりる電流収集用の集電体の占有面積を減少
せしめ、太陽電池の実効効率を高めると共に製造を容易
にしようとするものである。

［従来の技術およびその製造方法］半導体の光起電力効果を利用して光エネルギーを直接電
気エネルギーに変換づる太陽電池は、少資ｍ国である我
が国では、その有効利用が注目されているデバイスであ
る。

通常、太陽電池では、光電変換層を２つの電極で挾んだ
構造がとられるが、２つの電極のうち、光の入射方向側
に配置される電極は透光性の導電膜で形成される。この
透光性の導電膜は、透光性を維持づるためには薄く形成
されなければならないが、薄く形成されると、太陽電池
の大面積化が進むにつれて電極（透光性の導電膜）その
ものによる抵抗が大きくなり、集電効率が低下するとい
う問題があった。

そこで、特開昭５６−１３０９７７号公報にも記載され
ているように、透光性の導電股上に良導電性物質からな
るくし形の集電体（グリッド電極）を形成する構造が提
案されている。

すなわち、第４図（ａ）〜（ｅ）にその構成を製造工程
と共に示す如く、例えば透光性のガラス基板１０１上に
集電用電極として電力取り出し用の帯状部Ｂを有するく
し形グリッド電極１０２が形成されており、その上層に
通常の如く透光性の導［Ｊ１０３としての酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）電極、光電変換１１０４としてのアＥル
ファスシリコン層（ａ−８ｉ　）　、金属’Ｊｉ１０５
としてのクロム電極とが積層ｕしめられて太陽電池を構
成している。そしてこの太陽電池の出力は、集電用電極
１０２と金属電極１０５との間で取り出される。

かかる構造では、電力取り出し部による抵抗は小さくな
るが、集電用電極の存在する部分は入）１光吊の減衰に
より太陽電池として働がないため、受光面ｖ４（電池面
積）がその分だけ小さくなり、特に電力取り出し用の帯
状部Ｂの存在は光の有効利用という観点では大きな問題
となっている。

そこで、本発明者らは、透光性の第１電極と第２電極と
によって光電変換層を挾んだ太陽電池において、太陽電
池の衷面すなわち光の入射方向の反対側に絶縁層を介し
て集電用の電極を形成し、この電極を前記第１電極と電
気的に接続する方法を提案している。

この太陽電池は、例えば、第５図（ａ）〜（ｄ）に示す
如く（第５図（ｂ）〜（ｄ）は夫々、第５図（ａ）（７
）へ−へ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図）、透光
性のガラス基板２０１の表面全体に形成された表面電極
としての酸化インジウム錫（ＩＴＯ）電極２０２（透光
性導電膜）と、該酸化インジウム錫電極上に所定の間隔
毎に細溝Ｃを有するにうに、順次積層せしめられた光電
変換層としてのアモルファスシリコン層２０３おにび大
面電極としての第１のアルミニウム電極２０４と、さら
に、この上層および前記細溝の側壁を覆うように形成さ
れた絶縁層としての酸化シリコンＷ−２０５と、さらに
基板表面全体を覆うように形成された集電電極としての
第２のアルミニウム電極２０６とから構成されており、
ガラス基板２０１の側から矢印Ｌ１で示す如く光が入射
するように配置される。（封止層は図示せず）また、この太陽電池の製造に際しては次のような方法が
とられている。

まず、第６図（ａ）に示ず如く、透光性のガラス基板２
０１表面金体に電子ビーム蒸着法ににり酸化インジウム
錫電極２０２を形成する。

次いで、第６図（ｂ）に示す如く、第１のメタルマスク
Ａを設置し、プラズマＣＶ　Ｄ法により光電変換層２０
３どしてのアモルファスシリコン層を着膜する。

続いて、第６図（Ｃ）に示づ如く、第１のメタルマスク
Ａを設置したまま、電子ビーム蒸着法により、実面電極
としての第１のアルミニウム電極２０４を形成する。

この後、第６図（ｄ）に示す如く、前記第１のメタルマ
スク八に代えて、幅の細い第２のメタルマスクＢを設置
し、これを用いて、電子ビーム蒸着法により、酸化シリ
コンｌＦｕ　２０５を形成づる。

更にこの上層に、電子ビーム蒸着法により、第６図（ｅ
）に示す如く、集電電極としての第２のアルミニウム電
極２０６を形成する。

そして最後に、第６図（ｆ）に示す如く、スクリーン印
刷法により、封止層２０７としてシリコーン樹脂膜を形
成する。

この構造では、集電電極としての第２のアルミニウム電
極２０６は、細溝Ｃを通って透光性導電膜すなわち酸化
インジウム錫電極に接続されるわけであるが、この細溝
Ｃの側壁には、裏面電極としての第１のアルミニウム電
極２０４が露早しているため、短絡を防ぐために、該細
′ｆ４Ｃの側壁に絶縁層を形成する必要がある。しかし
ながら、垂面への絶縁膜の形成に際しては、通常の方法
では、平面と同程磨にｊツくりるのは困難であり、側壁
の絶縁層が薄いために絶縁不良が生じ、太陽電池として
の信頼性を低下させる原因となっていた。

まＩご、第１のアルミニウム電極および光電変換層のパ
ターンと、絶縁層のパターンとではパターン構造が異な
るため、形成工程においても使用するメタルマスクを交
換しなければならない。従って、交換時にはパターン合
わせを必要とするため、操作が繁雑である上、合わｔ！
誤差相当の余裕が必要となり、結果として面積ロスすな
わら無駄な領域を増加させることになる、また、メタル
マスクの交換に際し゛τ基板表面が汚染されるという問
題もあった。

更には、工程数が多い上、これらの工程は１つの流れと
なっているため、最終製品を得るまでに要する時間は各
工程に必要な時間の総和であり、全工程を完了りるのに
良い時間が必要であった。

更にまた、この構造では、実面電極としては、蒸着法に
よって形成されたアルミニウム薄膜が用いられているた
め、膜厚は高々数μｍが限度であり、それ以上厚く形成
するのは困難である。従って、電気抵抗が大きく電力損
失を招き易いという問題があった。

そこで、集電電（〜による電力損失を防ぐため、ステン
レス基板を東？ｆｆ電極として使用し、ステンレス基板
の表面すなわち光電変換部の形成面側から光が入射する
ようにした構造ら提案されている。

例えば、第７図（ａ＞（ｂ）（ｃ）（第７図（ｂ）（ｃ
）は夫々第７図（ａ）のａ−ａ断面およびｂ　−ｂ　［
、面を示す図）に示す如く、この太陽電池は、ステンレ
ス基板３０１上に短冊状領域を形成するようにポリイミ
ド樹脂からなる絶縁層３０２、裏面ｌｌ４ｉ３０３とし
てのアルミニウム層、光電変換層３０４としてのアモル
ファスシリコン層が順次積層せしめられ、この上層に基
板表面全体を覆うように表面電極３０５としての透光性
の酸化インジウム錫電極を形成してなるもので、表面電
極３０５はステンレス基板に１部で接触し、電気的な接
続がなされている。この構造においても、表面電極と実
面電極との短絡を防ぐため、例えば前記九″市変換層を
裏面電極の側面まで延設する等の方法をとらねばならな
い。

従って、製造に際しても、依然として前述の太陽電池と
同様の問題を右していた。

本発明は、前２実情に鑑みてなされたしので、製造が容
易で、電極による電力損失が小さく、信頼性の高い太陽
電池を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段１そこで本発明の太陽電池は、透光性のり根の表面全体に
形成された透光性の第１電極と、所定の開隔で細溝を有
するようにその上層に順次積層せしめられた光電変換層
、第２　’−１ｉ権および絶縁層とからなる光電変換部
と、集電用の第３電極を具えた集電体部とが、前記ｍ満
に符合する位置に介在せしめられた異方性導電膜によっ
て前記第１電極と第３電極とが電気的に接続されるよう
に被着せしめられることによって構成されている。

また、本発明の太陽電池の製造り法は、透光性の基板の
表面全体に透光性の第１電極を形成し、更にその上層に
、所定の間隔で細溝を有するように順次光電変換層、第
２電４４および絶縁層を積層することにより光電変換部
を形成する工程と、集電体としての導電性部材上に前記
細溝に符合するように異方性導電膜を形成し、集電体部
を形成する工程と、前記光電変換部と前記集電体部とを
被着せしめ、前記第１電極と導電性部材とを電気的に接
続する工程とを備えている。

［作用］すなわち、本発明の太陽電池では、光の入射面側すなわ
ち表面側に形成される透光性の第１電極と、裏面側に形
成される集電体との接続が異方性導電膜によってなされ
ているため、異方性導電膜の側方に第２電極が接触して
も短絡することなく充分絶縁性を保つことができる。ま
た第２電極の側面を、絶縁層あるいは光電変換層で被覆
する必要がないため、電池面積の損失が小さくまた構成
が筒中である。

また、本発明の太陽電池の製造方法では、光電変換部を
透光性の基板上に形成する工程と、異方性導電膜を貝え
た集電体部を形成する工程とが独立しているため、同時
に並行して進１１可能であり、最後に光電変換部と集電
体部とを接続せしめればよい。また、第２電極の側壁を
従来例のように絶縁層で被覆する必要はなく、光電変換
層と、第２電極と、絶縁層とを、同一のパターン形状で
積層せしめればよく、同一のマスク（例えばメタルマス
ク）を使用すればよいため、マスクのパターン合わせを
行なう必要がない。従ってパターンずれ等に対する配慮
を行なう必要がなくなり、工程が簡略化される上、電池
面積の損失が小さくなる。

集電電極には箔もしくは板状体を用いることができ、厚
さ数十ミクロン以上のものを容易に得られるため、電力
損失も小さくなる。

［実施例］以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

この太陽電池は、第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）および（ｄ
）（第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＰ−Ｐ断面図、第１
図（ｃ）は分解図、第１図（ｄ）はガラスエポキシ基板
を除いた場合の上面図）に示す如く、透光性のガラス基
板１上に形成された透光性の第１Ｔｉ極２としての酸化
インジウム錫層と、所定の間隔で多数の細溝３を有する
ようにその上層に順次積層せしめられた光電変換層４と
してのアモルファスシリコン層、第２電極５としてのア
ルミニウム層、絶Ｂ層６としての酸化シリコン層とから
なる光電変換部りと、ガラスエポキシ基板７上に形成さ
れた来電体層８としての銅層とこの上層に前記細溝に符
合するように形成された異方性導電膜９とからなる集電
体部りとが熱圧着によって被着ぜしめられてなり、第１
電極２と集電体層８とを異方性導電膜によって電気的に
接続したちのである。

ここで、Ｗ　およびＷ２は、ガラスエポキシ基板に形成
された窓であり夫々、陽極取り出し部、および陰極取り
出し部となっている。

次に、この太陽電池の製造方法について説明する。

まず、第２図（ａ）に示す如く、透光性のガラス基板１
上に、電子ビーム蒸＠仏により、透光性の第１電極２と
しての酸化インジウム錫層を形成する。

次いで、第２図（ｂ）に示す如く、メタルマスクＭを介
して、プラズマＣｖＤ法により、光電変換層４としての
アモルファスシリコン層を形成する。（このメタルマス
クＭは、従来の第２のメタルマスクＢに相当する細い幅
のものでよい）続いて、前記メタルマスクＭを設置した
まま、電子ビーム蒸着法により、第２電極５としてのア
ルミニウム層を、第２図（Ｃ）に示寸如く、形成する。

更に、第２図（ｄ）に示す如く、前記メタルマスクＭを
設置したまま、電子ビーム蒸着法により絶縁層６として
の酸化シリコン層ＳｉＯを形成した後メタルマスクＭを
除去することにより、細溝３を具えた光電変換部りを完
成する。

一方、第２図（ｅ）に示す如く、ガラスエポキシ基板７
上に（第１図（ｄ）に示づ゛如く）端部を残して、銅薄
膜を蒸着した後、無電解メッキ法により、該銅薄膜上に
銅メッキ層を形成することにより、膜厚数十ミクロンの
銅層８を形成する。

次いで、この上履に前記細溝３に符合するように、熱圧
着法により、第２図（ｆ）に示す如く、異方性導電膜９
を形成することにより、集電体部りを完成する。

そして最後に、前記細溝３に前記異方性導電膜９を嵌合
せしめ、熱圧着法により、光電変換部りと集電体部りを
接続し、第１図（ａ）〜（ｄ）に示した太陽電池が完成
する。

このようにして形成された太陽電池は従来、等方性導電
体によって行なわれていた透光性の第１電極と集電用電
極との接続が異方性１！電膜によってなされているため
、この接続部（ここでは細ＩＭ　）の側壁に絶縁層を設
ける必要がなく、構造が簡単で、短絡の心配もほとんど
皆無となる。

また、集電体部を独立して形成した後、光電変換部に被
着すればよいため、集電用電極として、箔あるいは導電
板等、膜厚の厚いものを使用でき、集電体部における抵
抗を低減できるため、電力損失は従来の１０分の１程度
となる。更に、従来の如く、光電変換層の形成後に、集
電用電極を形成する際、長時間にわたる処理により、光
電変換層が劣化を生じたりすることがあり、膜厚を大き
くすることは困難であったが、この集電用電極の形成は
、光電変換部とは別に行なわれるため、メッキ法等によ
り導電膜を形成したり、長時間にわたる化学処理を行な
っても、光電変換部が影響を受けたりすることはなく、
信頼性の高い太Ｉ！！電池を得ることができる。

また、光電変換層、第２電極、絶ａ層は同一パターンで
あり、同一のメタルマスクを使用して順次積層せしめれ
ばよく、パターン合わせの必要がないため、製造が容易
である。従ってまた、パターンずれによる誤差を考慮す
る必要がないため、細溝の幅を狭くすることができ、太
陽電池としての実効面積が増大する。

更にまた、製造工程を２つの流れに分割し、同時に進行
させることができるため、！ＩＪ造時開時間縮される。

なお、実施例においては、集電体部として、絶縁性基板
であるガラスエポキシ基板上に銅層を形成したちのを使
用したが、これに代えて、ステンレス基板等、導電性基
板を使用したり、銅箔を貼着したりする方法等も有効で
ある。箔を使用する際には光電変換部の細溝内に、異り
性導雷膜をはめ込んだ後、箔を設置し、熱圧着するよう
にすればよい。

また、電極取り出し部の位置および形状については適宜
変更可能である。

更に、実施例では、細溝を、所定の間隔をおいてストラ
イブ状となるように形成したが、必ずしも、この形状に
限定されるものではなく、格子状とする等、適宜変更可
能である。

更にまた、例えば第３図に示す如く光電変換部の表面に
絶縁層を形成する代わりに、集電体部Ｄ′の表面に異方
性導電膜の形成される部分を除いて選択的に絶縁層６′
を形成するようにしてもよい。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明の太陽電池は、透光性
のＵ板上に形成された透光性の第１電極と第２電極とに
よって光電変換層を挾んだ光電変換部に細溝を設Ｇノ、
該細溝内に異方性導電膜を充填すると共に、該第２電極
側に絶縁層を介して集電体を被着し、該異方性導電膜に
よって集電体と前記第１電極との電気的接続を達成する
ようにしているため、該ＩＩＩ満のＩｌ！壁に絶縁層を
形成することなく、第２！ｉ極と、集電体との絶縁を保
つことができ、構造が簡単で信頼性も高い。また側壁に
絶縁層を形成しなくても良いため、第１？！ｆ極および
光電変換層と第２電極とは同一パターンとなり、形成時
にマスク合わせを行なう必要がないため、細溝の幅も細
くすることができ、電池としての有効利用面積を増大す
ることができる。

また、集電体を光電変換層とは独立して形成し、後で接
続するようにしている。従って、集電体の形成が制限な
しに行ない得、膜厚の厚いものを用いることができるた
め、電力損失が大幅に軽減される。また、集電用電極の
形成時に、光電変換部の劣化を生じることもない。

更に、集電体の形成と光電変換部の形成とが並行して同
時に進行可能であるため、製造時間が大幅に短縮化され
る。また製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明実施例の太陽電池を示
す図（第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＰ−Ｐ断面図、第
１図（Ｃ）は分解図、第１図（ｄ）はガラスエポキシ基
板を除いた状態の上面図）、第２図（ａ）〜（ｆ）は、
同大Ｉ１Ｍ電池の製造工程図、第３図は、本発明実施例
の太陽電池の変形例、第４図（ａ）〜（ｅ）は従来例の
太陽電池を製造工程と共に示す図、第５図（ａ）〜（ｄ
）、第６図（ａ）〜（ｆ）は、他の従来例の太陽電池お
よびその製造工程図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は、更に他
の従来例の太陽電池を示す図である。１０１・・・ガラス基板、１０２・・・グリッド電極、
１０３・・・透光性導電膜、１０４・・・光電変換層、
１０５・・・金属電極、２０１・・・ガラス基板、２０
２・・・表面電極、２０３・・・光電変換層、２０４・
・・表面電極、２０５・・・絶縁層、２０６・・・集電
電極、Ｃ・・・細溝、３０１・・・ステンレス培板、３
０２・・・絶縁層、３０３・・・表面電極、３０４・・
・光電変換層、３０５・・・表面電極、１・・・ガラス
基板、２・・・透光性の第１電極、３・・・ｌ１ｌｌ満
、４・・・光電変換層、５・・・第２電極、６・・・絶
縁層、７・・・ガラスエポキシ基板、８・・・集を体層
、９・・・異方性導電膜、Ｍ・・・メタルマスク、し・
・・光電変換部、Ｄ・・・集電体部。出願人代理人　　木　村　高　久Ｗ２第１図（Ｇ）第１図（ｂ）第１図（ｃ）第１図（ｄ）第２図（Ｑ）第２図（ｂ）第２図（Ｃ）第２図（ｄ）第２図（ｅ）第２図（ｆ）第４図（Ｑ）第４図（ｂ）第４図（ｃ）第４図（ｄ）第４図（ｅ）第６図（Ｑ） Δ 第６図（ｂ）第６図（ｃ）第６図（ｄ）第６図＜ｅ）第６図（ｆ）ｂ第７図（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光電変換層を透光性の第１電極と第２電極とによ
つて挾み、光電変換部を形成すると共に、前記第１電極
側から光が入射するようにした太陽電池において、前記第２電極の裏面側に絶縁層を介して集電用の第３電
極を配設すると共に、該第３電極が、前記絶縁層、前記第２電極、および前記
光電変換層に対して所定の間隔で形成された溝内に配設
せしめられる異方性導電体を介して、前記第１電極に接
続されるようにしたことを特徴とする太陽電池。
（２）前記第３電極は導電性基板からなり、異方性導電
体によって光電変換部に被着せしめられていることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の太陽電池。
（３）前記第３電極は絶縁性基板表面に形成された導電
膜からなり、該導電膜を異方性導電体によって光電変換
部に被着せしめられていることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の太陽電池。
（４）前記第３電極は、金属箔からなり、異方性導電体
によって光電変換部に貼着されていることを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の太陽電池。
（５）光電変換層を透光性の第１電極と第２電極とによ
って挾み、前記第１電極側から光が入射するようにした
太陽電池の製造方法において、透光性基板の表面全体に
透光性の第１電極を形成し、更にこの上層に、所定の間隔で細溝を有するように光電
変換層、第２電極および絶縁層を順次積層することによ
り光電変換部を形成する光電変換部形成工程と、集電体としての導電性部材上に前記細溝に符合するよう
に異方性導電膜を形成し集電体部を形成する集電体部形
成工程と、前記光電変換部と前記集電体部とを被着せしめ、前記第
１電極と、前記導電性部材とを電気的に接続する組立工
程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。